告成煤礦21031綜采面煤層深孔高壓注水防塵技術

劉春生

【摘 要】煤層深孔高壓注水技術是煤礦采煤工作面防治礦塵的主要技術措施之一，根據告成煤礦21031綜采工作面進行的煤層注水試驗，介紹了煤層深孔注水技術工藝及參數，并對注水前后粉塵濃度進行考察分析，得出深孔煤層注水是降低綜采工作面粉塵濃度的一項有效技術措施。

【關鍵詞】礦塵；深孔；煤層高壓注水

1 21031綜采工作面概況

21031工作面位于告成礦-110水平21采區，該面北臨-110運輸大巷；南接中央集中下山；東為已回采的21021工作面，西為已回采的21041工作面。走向長度1309米，傾斜長度134米，可采長度1257米。該工作面煤層為二1煤，黑色，粉末狀，半光亮型，煤層原生構造受滑動構造的影響而遭受破壞，層理不清，滑面及摩擦鏡面發育，強度低，煤層結構簡單，煤厚變化大。煤層賦存疏松，屬典型的松軟不穩定煤層，煤層賦存極不穩定，有聚變突變的特性。煤層厚度0.1～12.9米，平均厚度4.3米。煤層傾角8～12°平均11°。硬度0.3～0.5，由于受滑動構造的影響，工作面頂板大部分為滑動構造帶直接壓煤，煤層頂板極破碎，強度較低，形成碎粒狀、粉粒狀的構造煤，煤體松軟、滲透性差，淺孔注水效果差，回采時產塵量大，在工作面實施外噴霧等降塵措施后，其煤塵質量濃度仍可達240～340mg/m3，嚴重威脅職工健康。并且在回采過程中煤壁片幫嚴重，需要人工支護煤壁，工人勞動強度大量增加，給礦井安全生產造成不利因素。經研究決定對21031綜采工作面進行煤層深孔高壓注水。

2 工藝流程

2.1 注水孔布置

深部注水孔布置在回采工作面上下付巷內，根據工作面長度確定鉆孔的深度，21031綜采工作面切巷長度為134m，就可以分別從上下付巷各打70m長的鉆孔，以保證上下付巷注水鉆孔能相互壓茬。注水孔間距為15m。注水鉆孔首孔位置選擇在距離現切巷40米左右巷道支護良好處，距巷道底板1.0～1.5米，采用單排孔布置，以后每隔15米施工一個鉆孔。根據鉆孔施工位置的煤層傾角及煤層厚度設計鉆孔施工角度，鉆孔傾角與煤層傾角一致。鉆孔布置如圖1所示。

2.2 鉆孔施工

鉆孔采用ZDY-3200鉆機施工，采用單排孔布置，孔間距15米。鉆孔開始用？準89mm鉆頭開孔施工15～20米后，更換？準75mm鉆頭繼續施工。

2.3 封孔

注水孔封孔使用？準51mm套管，注漿、排漿使用13.3mm的鍍鋅管，封孔長度不小于20米。套管兩端采用聚氨脂封孔材料進行封孔，兩道聚氨脂封孔之間使ZBQ-6/2.5型氣動注漿泵，用快速膨脹水泥與水1：3的比例進行注漿封堵該段距離，封孔如圖2所示。

2.4 注水設備

選用MRB125/31.5型專用注水泵，鋪設？準51mm的高壓膠管作為專用注水管路，支路采用？準25mm的高壓膠管連接封孔鋼管進行注水。主要設備有：（1）MRB125/31.5型專用注水泵；（2）分流器；（3）注水表；（4）壓力表；（5）高壓閥門。

2.5 注水工藝

采用多孔并聯反復注水，超前工作面切巷40m左右，使煤層有充分的時間進行銹結。注水開始時將泵站壓力調至5mpa，觀察壓力表，若壓力穩定無異常情況，將泵站壓力調整為7mpa，觀察并記錄注水壓力及流量，待壓力穩定后再將泵站壓力調整為9mpa，觀察并記錄數據。待泵站壓力達到11mpa時，穩定注水2～3小時后，停止注水。

注水孔停止注水4小時后（可根據現場條件進行調整），將泵站壓力調整至9mpa重新注水，以此方法，反復進行注水，直到煤壁淋水為最終結束注水標準。若注水期間，煤壁抗壓效果不好，巷道煤壁滲水嚴重，注水時間過短，采取煤壁注漿加固及補孔措施。

3 效果分析

為了觀測工作面降塵效果，在工作面回采期間，注水前后工作面在割煤、拉架、放煤時，回風巷的煤塵質量濃度進行記錄與對比，煤塵質量濃度見表1。

從表1可以看出，在工作面推進過程中，至工作面10～40m選4個點進行檢測，回風巷測點煤塵通過注水后平均質量濃度由285mg/m3降至153mg/m3，降塵效果達到47%。

4 結束語

告成煤礦選用煤層深孔高壓注水工藝，注水效果顯著，回風巷全塵降塵率大于47%，取得了較好的降塵效果，有效降低了煤塵爆炸的危險，改善了采煤工作面作業工人的工作環境。并且有效的控制了煤墻片幫，大幅度改善了工作面勞動條件，減輕了工人勞動強度，提高安全性，同時節約工作面支護材料。

[責任編輯：鄧麗麗]